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趣赢平台总代理-半导体原材料行业全景剖析:美日占据主导,国产自给率不足15%

  发布时间:2020-01-04 14:46:43

趣赢平台总代理-半导体原材料行业全景剖析:美日占据主导,国产自给率不足15%

趣赢平台总代理,半导体材料是现代集成电路产业的基础,是集成电路制造的物质载体,具有重要的战略意义。随着中芯国际、长江存储等国内晶圆厂制造产能的增加,对半导体材料的需求也会相应增长。今年7月,日本限制对韩国半导体材料出口事件也为国内半导体产业敲响了警钟,关键半导体材料的国产化亟待加强。

10月初,工信部发布了《关于政协十三届全国委员会第二次会议第2282号(公交邮电类256号)提案答复的函》,称下一步将持续推进工业半导体材料、芯片、器件及igbt模块产业发展,根据产业发展形势,调整完善政策实施细则,更好的支持产业发展。

受益于半导体行业整体的快速成长和国产化替代进程的推进,国内半导体材料行业也迎来了黄金发展期。

一、半导体原材料产业链海内外发展状况

1、半导体行业发展迅猛,我国存在严重的供应链安全风险

近年来,云计算、物联网、5g、人工智能、车联网等新兴应用领域已进入了快速发展阶段。新兴应用领域的快速发展,对高端集成电路、功率器件、射频器件等产品的需求也持续增加,同时也驱动传感器、连接芯片、专用 soc 等芯片技术的创新。另外,印度、东南亚、非洲等新兴市场的逐渐兴起,也为半导体行业发展提供了持续的动力。随着新领域、新应用的普及,新兴市场的发展,5 至 10 年周期来看,半导体行业的未来市场前景乐观。

根据wsts的统计数据显示,从2013年到2018年,全球半导体市场规模从3056亿美元迅速提升至4688亿美元,年均复合增长率达到8.93%。

wind的数据显示,2018 年全球半导体行业总销售额达到4687.78 亿美元,同比增长 13.72%。虽然2019年全球半导体市场规模出现了下滑,但是预计2020年将重回升势。

放眼国内市场,中国集成电路产业规模高速增长。根据半导体行业协会数据,2007 年到2018 年,中国集成电路产业规模保持高速增长态势,年均复合增长率为 15.8%,远远高于全球半导体市场的增长率,2018 年半导体市场规模达1582 亿美元,全球占比达33.72%。与此同时,随着《国家集成电路产业发展推进纲要》的出台和大基金的落地,以及国家生产力布局重大项目的投产,我国集成电路产业将迎来未来发展的黄金时期。

长期以来,我国是世界上最大的集成电路消费市场,但是由于核心技术落后,大部分产品严重依赖进口。海关总署公布的数据显示,从 2013 年开始,我国集成电路进口额突破 2000亿美元,已经连续五年远超原油这一战略物资的进口额,位列我国进口最大宗商品。同时,集成电路贸易逆差持续扩大,2018 年逆差额达到 1933 亿美元。我国高端核心芯片 cpu、fpga、dsp 等仍主要依赖进口。在我国核心技术受制于人的局面没有根本改变的情况下,应用和整机企业关键产品部件高度依赖进口,特别是关键材料和设备制于人,产业存在供应链安全风险。

2、半导体材料位于半导体产业链的最上游

半导体行业具有技术难度高、投资规模大、产业链环节长、产品种类多、更新迭代快、下游应用广泛的特点,产业链呈垂直化分工格局。半导体制造产业链包含设计、制造和封装测试环节,半导体材料和设备属于芯片制造、封测的支撑性行业,位于产业链最上游。

半导体产品的加工过程主要包括晶圆制造(前道)和封装(后道)测试,随着先进封装技术的渗透,出现介于晶圆制造和封装之间的加工环节,称为中道。由于半导体产品的加工工序多,所以在制造过程中需要大量的半导体设备和材料。我们主要以最为复杂的晶圆制造(前道)工艺为例,说明制造过程的所需要的材料。

晶圆生产线可以分成 7 个独立的生产区域:扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜生长、抛光(cmp)、金属化。每个独立生产区域中所用到的半导体材料都不尽相同。

3、细分种类众多,单品类集中度高

半导体材料包括半导体制造材料与半导体封测材料,2019 年 4 月 2 日,semi materials market data subscription 公布全球半导体材料 2018 年销售额为 519 亿美元,同比增长10.6%,超过 2011 年 471 亿美元的历史高位。其中,晶圆制造材料和封测材料的销售额分别为 322 亿美元和 197 亿美元,同比增长率分别为 15.9%和 3.0%。2009 年,制造材料市场规模与封测材料市场规模相当,从此至今,制造材料市场规模增速一直高于封测材料市场增速。经过近十年发展,制造材料市场规模已达封测材料市场规模的 1.62 倍。

半导体制造材料主要包括硅片、电子气体、光掩膜、光刻胶配套化学品、抛光材料、光刻胶、湿法化学品与溅射靶材等。根据 semi 预测,2019 年硅片、电子气体、光掩膜、光刻胶配套化学品的销售额分别为 123.7 亿美元、43.7 亿美元、41.5 亿美元、22.8 亿美元,分别占全球半导体制造材料行业 37.29%、13.17%、12.51%、6.87%的市场份额。其中,半导体硅片占比最高,为半导体制造的核心材料。

转向区域市场方面,根据 semi 统计数据,台湾凭借其庞大的代工厂和先进的封装基地,以 114 亿美元连续第九年成为半导体材料的最大消费地区。韩国位列第二,中国大陆位列第三。韩国,欧洲,中国台湾和中国大陆的材料市场销售额增长较为强劲,而北美,世界其他地区和日本市场则实现了个位数的增长。(其他地区被定义为新加坡,马来西亚,菲律宾,东南亚其他地区和较小的全球市场。)

半导体材料市场处于寡头垄断局面,国内产业规模非常小。相比同为产业链上游的半导体设备市场,半导体材料市场更细分,单一产品的市场空间很小,所以少有纯粹的半导体材料公司。半导体材料往往只是某些大型材料厂商的一小块业务,例如陶氏化学公司(the dow chemical company),杜邦,三菱化学,住友化学等公司,半导体材料业务只是其电子材料事业部下面的一个分支。尽管如此,由于半导体工艺对材料的严格要求,就单一半导体化学品而言,仅有少数几家供应商可以提供产品。以半导体硅片市场为例,全球半导体硅片市场集中度较高,产品主要集中在日本、韩国、德国和中国台湾等发达国家和地区,中国大陆厂商的生产规模普遍偏小。

2018 年前五大硅片供应商日本信越化学株式会社、日本株式会社 sumco(胜高)、德国 siltronic ag(世创)、台湾环球晶圆股份有限公司和韩国 sk siltron inc.分别占据全球市场份额的 29%、25%、 15%、14%和 10%,产值合计占据超过 93%的市场份额。在中国大陆,仅有上海硅产业集团(含新傲科技,占全球半导体硅片市场份额 2.20%)、中环股份、金瑞泓等少数几家企业具备 8 英寸半导体硅片的生产能力,而 12 英寸半导体硅片主要依靠进口,自主率非常低。除硅片市场具有寡头垄断特征外,其他原材料市场亦是如此,我们将于后文进一步阐述。

4、国内半导体材料产业链从无到有、从弱到强

半导体材料是推动半导体产业进步的关键因素。半导体产业是现代信息技术的基础,而半导体材料作为半导体产业的直接上游,未来具备一定的国产替代空间。近年来,国内半导体晶圆厂的建设进程加快,晶圆厂建成之后,日常运行对半导体原材料的需求大幅增加。半导体材料作为半导体产业链上游,从目前国内产业发展现状来看,其差距远大于芯片设计、制造、封测等环节。产业发展进程甚至落后于半导体装备。

日本经济产业省 7 月 1 日宣布,决定从 7 月 4 日起,将限制对韩国出口日本半导体核心上游原材料、智能手机及电视等显示屏的核心原材料。该事件凸显半导体材料对半导体产业链的重要性。

半导体材料是国内半导体产业链最薄弱的环节之一。中兴通讯、福建晋华事件给国内半导体产业敲响了警钟,上游原材料和设备的自主可控迫在眉睫。根据半导体行业协会的统计,目前在国内半导体制造环节国产材料的使用率不足 15%,先进工艺制程和先进封装领域,半导体材料的国产化率更低,本土材料的国产替代形势依然严峻,且部分产品面临严重的专利技术封锁。未来国内半导体产业的进口替代,没有半导体材料的自主创新,半导体产业的发展也是空中楼阁。如果不能早日实现材料与设备在内的产业配套环节的国产替代,我国半导体产业的发展将受制于人。

当前国内半导体材料的发展正在快速迎来突破,在过去十年,以 02 专项、国家重点研发计划为代表的产业政策和专项补贴推动了半导体材料从无到有的起步阶段,本土半导体材料企业数量大幅增长,以江化微的超纯试剂、鼎龙股份的 cmp 研磨垫、江丰电子的靶材、安集微电子的研磨液、上海硅产业集团的大硅片为代表的国产半导体材料进入主流晶圆制造产线进行上线验证,部分产品实现了批量供应。

同时,大基金的进入,大力推动了本土材料产业的资源整合和海外人才引入的加速。虽然目前产业总体正处于起步阶段,我们认为,未来 5-10 年即将成为半导体材料产业发展壮大的黄金时期。

综合来看,我国半导体材料产业链正历经从无到有、从弱到强的重大变革,也必将为引发历史性的投资机遇,下文我们将对硅片、电子特种气体、掩膜版、抛光材料、光刻胶、湿法化学品等做逐一分析。(由于文章太长,头条无法发布,如感兴趣可关注“芯智讯”公号查阅相关文章)

小结

国内晶圆厂制造产能的增加带动上游半导体材料需求。半导体产业是现代信息技术的基础,而半导体材料作为半导体产业的直接上游,未来具备一定的国产替代空间。近年来,国内半导体晶圆厂的建设进程加快,晶圆厂建成之后,日常运行对半导体原材料的需求大幅增加。晶圆制造厂的产能增加将带动半导体材料的需求持续增加。半导体材料相对于半导体设备,周期性波动相对较弱,晶圆制造厂建成之后对半导体材料的需求会相对持续稳定。

中芯国际、华虹半导体等晶圆厂先进制程的成熟稳定带动上游半导体材料的技术进步。8 月 8 日,国内最大的晶圆代工厂中芯国际(smic)发布了 2019 年 q2 季度财报,宣布公司 14nm 工艺已进入客户风险量产。在第二季度财报中,赵海军博士和梁孟松博士表示,中芯国际 finfet 工艺研发正持续加速,14nm 已经进入客户风险量产阶段。首批 14nm客户包括汽车电子等领域,目前总计已有超过十个客户采用中芯国际 14nm 工艺流片,年底将有小批量出货,届时将会贡献一定比例营收,而大规模出货预计会在 2021 年。

我们认为参考国内 led、lcd、光伏产业链,随着三安光电、京东方、隆基股份等一批产业巨头的成熟稳定,也会拉动上下游配套半导体设备、原材料发展壮大。随着中芯国际14nm 先进工艺制程的成熟稳定,也必将会带动上游配套半导体原材料的发展壮大。

日韩半导体材料事件为国产半导体产业链敲响警钟,国内集成电路产业将会更加重视半导体设备和半导体材料等上游环节。根据半导体行业协会的统计,2018 年在国内半导体制造环节国产材料的使用率不足 15%,先进工艺制程和先进封装领域,半导体材料的国产化率更低,本土材料的国产替代形势依然严峻,且部分产品面临严重的专利技术封锁。未来国内半导体产业的进口替代,没有半导体材料的自主创新,半导体产业的发展也是空中楼阁。没有实现材料与设备在内的产业配套环节的国产替代,我国半导体产业的发展将受制于人。

10月22日,大基金二期投资公司的正式成立,注册资本高达2041.5亿。大基金二期主要聚焦集成电路产业链布局,重点投向芯片制造及设备材料、芯片设计、封装测试等产业链环节,支持行业内骨干龙头企业做大做强。同时,在保持集成电路领域投资强度的基础上,适当考虑投资产业生态体系缺失环节和信息技术关键整机重点应用领域。

考虑到半导体材料为半导体产业链的最上游,对于产业的支撑意义明显,具有极为重要的战略意义。该领域也有望成为大基金二期投资的重点。

目前国内涉及半导体设备业务的公司主要包括:

半导体硅片:上海硅产业集团(未上市)、中环股份、金瑞泓(未上市)、洛阳超硅(未上市)等;

半导体光刻胶:晶瑞股份、南大光电、飞凯材料、容大感光、北京科华(未上市)等;

掩膜版:清溢光电(未上市)、中芯国际等;

电子特气:南大光电、杭氧股份、盈德气体(未上市)、华特股份(未上市)等;

湿化学品:上海新阳、晶瑞股份、巨化股份、江阴润玛(未上市)、江化微等;

抛光垫及抛光液:鼎龙股份、安集微电子等;

靶材:阿石创、江丰电子等。

编辑:芯智讯-浪客剑 来源:节选自华泰证券研报 (有删改)